Electroimants i les seves aplicacions

Un electroimant crea un camp magnètic mitjançant una bobina alimentada amb corrent elèctric. Per amplificar aquest camp i dirigir el flux magnètic al llarg d'un camí específic, la majoria dels electroimants tenen un circuit magnètic fet d'acer magnètic suau.

Aplicació d'electroimants

Els electroimants s'han estès tant que és difícil anomenar un camp de la tecnologia on s'utilitzen d'una forma o una altra. Es troben en molts electrodomèstics: maquines d'afaitar elèctriques, gravadores, televisors, etc. Els dispositius de tecnologia de comunicació —telefonia, telegrafia i ràdio— són impensables sense el seu ús.

Els electroimants són una part integral de les màquines elèctriques, molts dispositius d'automatització industrial, equips de control i protecció per a diverses instal·lacions elèctriques. Un camp d'aplicació en desenvolupament dels electroimants és l'equip mèdic. Finalment, s'utilitzen electroimants gegants per accelerar partícules elementals en sincrofasotrons.

El pes dels electroimants varia des de fraccions d'un gram fins a centenars de tones, i l'energia elèctrica consumida durant el seu funcionament varia des dels mil·liwatts fins a desenes de milers de quilowatts.

Un camp especial d'aplicació dels electroimants són els mecanismes electromagnètics. En ells, els electroimants s'utilitzen com a accionament per realitzar el moviment de translació necessari de l'element de treball, ja sigui per girar-lo en un angle limitat o per crear una força de retenció.

Un exemple d'aquests electroimants són els electroimants de tracció, dissenyats per realitzar determinats treballs quan es mouen determinats cossos de treball; panys electromagnètics; embragatges i frens electromagnètics i solenoides de fre; electroimants que accionen dispositius de contacte en relés, contactors, arrencadors, disjuntors; electroimants d'elevació, electroimants vibratoris, etc.

En una sèrie de dispositius, juntament amb electroimants o en lloc d'ells, s'utilitzen imants permanents (per exemple, plaques magnètiques de màquines de tall de metall, frens, panys magnètics, etc.).

Classificació dels electroimants

Els electroimants tenen un disseny molt divers, que es diferencien en les seves característiques i paràmetres, per tant la classificació facilita l'estudi dels processos que es produeixen durant el seu funcionament.

Segons el mètode de creació d'un flux magnètic i la naturalesa de la força magnetitzant actuant, els electroimants es divideixen en tres grups: electroimants neutres amb corrent continu, electroimants polaritzats amb corrent continu i electroimants amb corrent altern.

Electroimants neutres

En electroimants de corrent continu neutre, es crea un flux magnètic de treball mitjançant una bobina permanent.L'acció de l'electroimant depèn només de la magnitud d'aquest flux i no depèn de la seva direcció i, per tant, de la direcció del corrent a la bobina de l'electroimant. En absència de corrent, el flux magnètic i la força d'atracció que actua sobre l'induït són pràcticament nuls.

Electroimants polaritzats

Els electroimants de corrent continu polaritzats es caracteritzen per la presència de dos fluxos magnètics independents: (polaritzant i treballant. El flux magnètic polaritzador en la majoria dels casos es crea amb l'ajuda d'imants permanents. De vegades s'utilitzen electroimants per a aquest propòsit. El flux de treball es produeix sota l'acció. de la força magnetitzadora de la bobina de treball o de control.Si no hi ha corrent, la força d'atracció creada pel flux magnètic polaritzador actua sobre l'induït.L'acció d'un electroimant polaritzat depèn tant de la magnitud com de la direcció del flux de treball, és a dir, la direcció del corrent a la bobina de treball.

Electroimants de CA

En els electroimants de corrent altern, la bobina s'activa amb una font de corrent altern. El flux magnètic creat per la bobina per on passa el corrent altern canvia periòdicament de magnitud i direcció (flux magnètic altern), com a resultat del qual la força electromagnètica d'atracció pulsa des de zero fins a un màxim amb una freqüència el doble de la freqüència del subministrament. actual.

Tanmateix, per als electroimants de tracció, reduir la força electromagnètica per sota d'un cert nivell és inacceptable, ja que això provoca vibracions de l'armadura i, en alguns casos, una interrupció directa del funcionament normal.Per tant, en els electroimants de tracció que funcionen amb un flux magnètic altern, cal recórrer a mesures per reduir la profunditat de l'ondulació de la força (per exemple, utilitzar una bobina de blindatge que cobreixi part del pol de l'electroimant).

A més de les varietats enumerades, actualment estan molt estesos els electroimants de correcció de corrent, que es poden atribuir a electroimants de corrent altern pel que fa a la potència i són propers als electroimants de corrent continu pel que fa a les seves característiques. Perquè encara hi ha algunes característiques específiques del seu treball.

Segons com s'encengui el bobinatge, es diferencia entre electroimants amb bobinatges en sèrie i paral·lels.

Els bobinatges en sèrie que funcionen amb un corrent determinat es fan amb un petit nombre de voltes en una gran secció. El corrent que passa per aquesta bobina pràcticament no depèn dels seus paràmetres, sinó que està determinat per les característiques dels consumidors connectats en sèrie amb la bobina.

Els bobinatges paral·lels que funcionen a una tensió determinada tenen, per regla general, un nombre molt gran de voltes i estan fets de filferro amb una petita secció transversal.

Per la naturalesa de la bobina, els electroimants es divideixen en els que funcionen en modes a llarg, periòdic i a curt termini.

Pel que fa a la velocitat d'acció, els electroimants poden ser de velocitat d'acció normal, d'acció ràpida i d'acció lenta. Aquesta divisió és una mica arbitrària i indica principalment si s'han pres mesures especials per assolir la rapidesa d'actuació requerida.

Totes les característiques anteriors deixen la seva empremta en les característiques de disseny dels electroimants.

Elevació d'electroimants

Dispositiu electromagnètic

Al mateix temps, amb tota la varietat d'electroimants que es troben a la pràctica, consten de les parts principals amb la mateixa finalitat. Inclouen una bobina amb una bobina magnetitzadora situada sobre ella (hi poden haver diverses bobines i diverses bobines), una part fixa d'un circuit magnètic fet de material ferromagnètic (jou i nucli) i una part mòbil d'un circuit magnètic (armadura). En alguns casos, la part estacionària del circuit magnètic consta de diverses parts (base, carcassa, brides, etc.). a)

L'induït està separat de la resta del circuit magnètic per buits d'aire i forma part de l'electroimant que, en percebre la força electromagnètica, la transfereix a les parts corresponents del mecanisme accionat.

El nombre i la forma dels entrefers que separen la part mòbil del circuit magnètic de l'estacionària depenen del disseny de l'electroimant.Els entrefers on es produeix una força útil s'anomenen treballadors; els espais d'aire on no hi ha força en la direcció del possible moviment de l'àncora són paràsits.

Les superfícies de la part mòbil o estacionària del circuit magnètic que limiten l'entrefer de treball s'anomenen pols.

Depenent de la ubicació de l'induït en relació amb la resta de l'electroimant, es fa una distinció entre electroimants d'induït atractius externs, electroimants d'induït retràctil i electroimants d'induït que es mouen transversalment.

Un tret característic dels electroimants amb una armadura externa atractiva és la ubicació externa de l'induït en relació amb la bobina. Això es veu principalment afectat pel flux de treball que passa de l'armadura al costat final del nucli.El moviment de l'induït pot ser de rotació (per exemple, un solenoide de vàlvula) o de translació. Els corrents de fuga (tancament a més de la bretxa de treball) en aquests electroimants pràcticament no creen forces de tracció i, per tant, tendeixen a reduir-se. Els electroimants d'aquest grup poden desenvolupar una força bastant gran, però normalment s'utilitzen amb traços d'armadura relativament petits.

Una característica distintiva dels electroimants d'armadura retràctil és la col·locació parcial de l'induït en la seva posició inicial dins de la bobina i el seu moviment posterior a la bobina durant el funcionament. Els fluxos de fuites d'aquests electroimants, especialment amb grans espais d'aire, creen una certa força de tracció, com a resultat de la qual són útils, especialment per a traços d'armadura relativament grans. Aquests electroimants es poden fabricar amb o sense parada, i la forma de les superfícies que formen l'espai de treball pot ser diferent segons quina característica de tracció es vulgui obtenir.

Els més habituals són els electroimants amb pols plans i troncocònics, així com els electroimants sense limitador. Com a guia per a l'induït, s'utilitza més sovint un tub de material no magnètic, que crea un buit paràsit entre l'armadura i la part superior i estacionària del circuit magnètic.

Els solenoides d'induït retràctil poden desenvolupar forces i tenir traços de l'armadura que varien en un rang molt ampli, cosa que els fa molt utilitzats.

Els electroimants V amb una armadura de l'armadura externa que es mou transversalment es mou a través de les línies magnètiques de força, girant per un cert angle limitat.Aquests electroimants solen desenvolupar forces relativament petites, però permeten, mitjançant la concordança adequada de les formes del pol i de l'armadura, obtenir canvis en la característica de tracció i un coeficient de retorn elevat.

En cadascun dels tres grups d'electroimants enumerats, al seu torn, hi ha una sèrie de varietats de disseny relacionades tant amb la naturalesa del corrent que flueix per la bobina com amb la necessitat de garantir les característiques i paràmetres especificats dels electroimants.

Llegeix també: Sobre el camp magnètic, els solenoides i els electroimants